(57)【要約】【課題】ＰＣＢＮ材の刃先チップを使用しながら，鉄系材とアルミニューム合金との共削りを能率よく実施し得るフライス加工方法を提供する。【解決手段】同一の刃具１４により鉄系材１０ａとアルミニューム合金１０ｂとの共削りを実施するフライス加工方法において，刃具１４の刃先チップ１５をＰＣＢＮ材製とすると共に，該刃先チップ１５の掬い面１５ｂの粗さを，Ｒｙ０．８μｍ以下に設定し，該刃先チップ１５による共削り面１０ｆには，空気を主成分とするガスと切削油とを混合してなる切削油ミスト２３を噴射し，その噴射流量を，１時間当たりに換算にして１００〜４００ｃｃに設定する【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一の刃具（１４）により鉄系材（１０ａ）とアルミニューム合金（１０ｂ）との共削りを実施するフライス加工方法において，
前記刃具（１４）の刃先チップ（１５）をＰＣＢＮ材製とすると共に，該刃先チップ（１５）の掬い面（１５ｂ）の粗さを，Ｒｙ０．８μｍ以下に設定し，該刃先チップ（１５）による前記共削りの面（１０ｆ）には，空気を主成分とするガスと切削油とを混合してなる切削油ミスト（２３）を噴射し，その噴射流量を，１時間当たりに換算にして１００〜４００ｃｃに設定することを特徴とするフライス加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，同一の刃具により鉄系材とアルミニューム合金との共削りを実施するフライス加工方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のシリンダブロックは，鉄系材製のシリンダスリーブと，このシリンダスリーブを鋳包むアルミニューム合金製のシリンダブロック本体よりなっているので，このシリンダブロックのガスケット合わせ面には，シリンダスリーブ及びシリンダブロック本体の端面が共に露出している。このため，シリンダブロックのガスケットとの合わせ面をフライス加工すると，同一の刃具が異質の鉄系材とアルミニューム合金とを断続的に切削することになる。
【０００３】
この場合，一般に刃具としてスロアウェイ式の刃先チップ（交換チップ）を用いており，従来では，切削量が多いシリンダブロック本体の切削を重視して，その刃先チップの材質に超硬材やＰＣＤ材（人工ダイアモンド焼結材）を使用している。しかしながら，そのような材質の刃先チップは，高速で鉄系材を切削すると，切削熱により刃先が摩耗し易く，高能率の加工が困難である。
【０００４】
切削熱は，素材が塑性変形するとき，切り屑が素材から引きちぎられとき，刃先チップと素材とが摩擦するときに発生する。刃先チップが熱を帯びるのは，素材に生じた熱が速やかに切り屑側に逃げていないからであり，刃先チップや素材の温度を，品質的に異常がない程度に下げるには冷却液（クーラント）を掛けれよい。しかしながら，鉄系材を切削する際には，アルミニューム合金を切削する場合に比して高熱になり，刃先チップや素材をアルミニューム合金が溶着しない温度にまで下げる必要があるが，そのまゝ掛けてしまったのでは，刃先チップが帯びる温度の上下動繰り返しにより，チッピング（刃縁の破損）の原因となる。
【０００５】
また，刃先チップの材質として，鉄系材の切削に最適なＰＣＢＮ材（多結晶立方晶窒化硼素材）を使用し，その刃先チップでシリンダブロックのガスケット合わせ面を切削してみると，シリンダブロック本体のアルミニューム合金と刃先チップのＰＣＢＮ材とが反応して，アルミニューム合金の切り屑が刃先チップに溶着し，これがチッピングを生じさせて刃先チップの切削性能を低下させ，加工品質に悪影響を及ぼすことになる。
【０００６】
しかしながら，本発明者は，種々のテストを重ねた結果，ＰＣＢＮ材の刃先チップを使用しても，切削個所に供給する切削油の条件や，切削速度，刃先チップの掬い面の粗さの選定により，アルミニューム合金の切り屑が刃先チップに溶着を防ぐことができ，鉄系材は勿論，アルミニューム合金の切削をも能率良く切削し得ることを究明した。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって本発明は，ＰＣＢＮ材の刃先チップを使用しながら，鉄系材とアルミニューム合金との共削りを能率よく実施し得るフライス加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために，本発明は，同一の刃具により鉄系材とアルミニューム合金との共削りを実施するフライス加工方法において，前記刃具の刃先チップをＰＣＢＮ材製とすると共に，該刃先チップの掬い面の粗さを，Ｒｙ０．８μｍ以下に設定し，該刃先チップによる前記共削りの面には，空気を主成分とするガスと切削油とを混合してなる切削油ミストを噴射し，その噴射流量を，１時間当たりに換算にして１００〜４００ｃｃに設定することを特徴とする。尚，前記鉄系材及びアルミニューム合金は，後述する本発明の実施例中のシリンダスリーブ１０ａ及びシリンダブロック本体１０ｂにそれぞれ対応し，また前記共削りの面はシリンダブロックのガスケット合わせ面１０ｆに対応する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば，刃先チップの耐久性を確保しながら，鉄系材及びアルミニューム合金を高速で共削りすることが可能となり，鉄系材及びアルミニューム合金のフライス加工能率の向上を大いに図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明のフライス加工方法を実施するフライス盤の要部側面図。
【図２】図１の２−２線断面図。
【図３】図２の３−３線拡大断面図。
【図４】刃先チップの材料及びその掬い面の粗さとワークの切削状況との関係をテストした結果を示すグラフ。
【図５】切削ミスト噴射流量と刃先チップの耐久性との関係をテストした結果を示すグラフ。
【図６】ＰＣＢＮ材製の刃先チップの掬い面の粗さと刃先チップの摩耗量及び切削速度との関係をテストした結果を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施の形態を，添付図面に示す本発明の好適な実施例に基づいて以下に説明する。
【００１２】
図１及び図２において，エンジンのシリンダブロック１０がワークとしてフライス盤の移動テーブル（図示せず）上に固定される。シリンダブロック１０は，鉄系材製のシリンダスリーブ１０ａと，このシリンダスリーブ１０ａを鋳包むアルミニューム合金製のシリンダブロック本体１０ｂよりなっている。このシリンダブロック１０のガスケット合わせ面１０ｆには，シリンダスリーブ１０ａ及びシリンダブロック本体１０ｂの端面が共に露出しており，このシリンダブロック１０のガスケット合わせ面１０ｆは，フライス盤のスピンドルヘッドに支持されるスピンドル１２により回転駆動される正面フライス１３により平滑に切削されるようになっている。
【００１３】
正面フライス１３の下端部外周には，ＰＣＢＮ材製の刃先チップ１５を備えた複数の刃具１４が環状に配列されてそれぞれボルト１６により着脱可能に固着される。各刃先チップ１５のノーズ部１５ａにはＲが付与され，例えば，Ｒは，正面フライス１３の直径が２００ｍｍの場合，１０ｍｍに設定される。また掬い面１５ｂの粗さは，Ｒｙ０．８μｍ以下に設定される。
【００１４】
正面フライス１３には，スピンドル１２中心部のミスト通路１８に連通するミストチャンバ１９が設けられ，このミストチャンバ１９から複数のミスト噴孔２０が延出しており，これらミスト噴孔２０は，刃具１４に極力近接した位置で正面フライス１３の端面に開口する。図示例では刃具１４相互間に開口する。こうすることでミスト噴孔２０から各刃先チップ１５による切削部に切削油ミスト２３を効果的に噴射することができる。
【００１５】
前記ミスト通路１８の上流にはＭＱＬ（Minimum Quantity Lubrication）ユニット２１が接続され，その上流側に切削油ミスト生成ユニット２２が接続される。この切削油ミスト生成ユニット２２では，空気を主成分とするガスと切削油とを混合してなる切削油ミスト２３を生成し，ＭＱＬユニット２１では，切削油ミスト２３の微細化しながら，前記ミスト噴孔２０からの切削油ミスト２３の噴射流量が１時間当たりに換算にして１００〜４００ｃｃになるように，切削油ミスト２３を計量する。
【００１６】
図４は，異なる刃先チップ１５によりシリンダブロック１０のガスケット合わせ面１０ｆを切削テストした場合のシリンダブロック本体１０ｂ，即ちアルミニューム合金の切削状況を示すもので，図中（１）は，掬い面１５ｂの粗さが０．１μｍのＰＣＤ材製の刃先チップ１５で切削した場合，図中（２）及び（３）は，掬い面の粗さを異にするＰＣＢＮ材製の刃先チップ１５で切削した場合である。何れの場合も，切削速度は１５０ｍ／分であった。
【００１７】
これから明らかなように，ＰＣＢＮ材製の刃先チップ１５の掬い面１５ｂの粗さがＲｙ０．８μｍ以下では，アルミニューム合金の刃先チップ１５の掬い面１５ｂへの溶着は発生しないが，Ｒｙ０．８μｍを超えると，その溶着が発生した。
【００１８】
即ち，ＰＣＢＮ材製の刃先チップ１５の掬い面１５ｂの粗さをＲｙ０．８μｍ以下に設定することにより，特にアルミニューム合金の切り屑と前記掬い面１５ｂとの摩擦抵抗の減少し，その切り屑の掬い面１５ｂへの溶着が発生せず，したがって，鉄系材は勿論，アルミニューム合金の切削をも能率良く切削することができる。
【００１９】
図５は，シリンダブロック１０のガスケット合わせ面１０ｆを，ミスト噴孔２０からの切削ミスト噴射流量を変えて，同一の刃先チップ１５により切削した場合の刃先チップ１５の耐久性をテストした結果を示すものである。チップの材質はＰＣＢＮ材で，切削速度は４５０ｍ／分から５５００ｍ／分まで変化させた。
【００２０】
これから明らかなように，ミスト噴孔２０からの切削ミスト噴射流量が１時間当たりに換算にして１００ｃｃ未満のときは，刃先チップ１５は温度上昇による摩耗が発生し，４００ｃｃを超えると，刃先チップ１５の刃縁に破損が生じ，１００〜４００ｃｃの範囲では，刃先チップ１５に異常は発生しなかった。４００ｃｃを超えると，刃先チップ１５の刃縁が破損に生じることは，異材の断続的な切削により加熱と，切削油ミストの多量供給による過冷却とが刃先チップ１５に繰り返し作用することによると考えられる。
【００２１】
即ち，ミスト噴孔２０からの切削ミスト噴射流量を１時間当たりに換算にして１００〜４００ｃｃに設定することにより，刃先チップ１５の耐久性を確保することができる。
【００２２】
尚，１００〜４００ｃｃの範囲では，切削速度を４５０ｍ／分から５５００ｍ／分まで実際に変化させたときには，刃先チップ１５に何等異常は発生しなかった。即ち，切削速度を４５０ｍ／分から５５００ｍ／分まで変化させたときには，切削速度は刃先チップ１５の耐久性に影響しないことが判明した。
【００２３】
図６は，シリンダブロック１０のガスケット合わせ面１０ｆを，掬い面１５ｂの粗さを一定にした場合において，即ちその粗さを０．８μｍにしたＰＣＢＮ材製の刃先チップ１５で切削した場合の，該チップの摩耗量と切削速度との関係をテストにより得た結果を示すものである。
【００２４】
これから明らかなように，ＰＣＢＮ材製の刃先チップ１５の切削速度が１８００ｍ／分より遅くなると，刃先チップ１５の摩耗が急増し，このため切削速度を下げることができないが，切削速度が１８００ｍ／分以上であれば，刃先チップ１５の摩耗が極めて少ない。結局，掬い面１５ｂの粗さをＲｙ０．８μｍとしたときは，Ｒｙ０．８μｍを超えた場合に比べ切削速度を大幅に増加させることができ，しかも切削速度が４５００ｍ／分まで増加するにつれて刃先チップ１５の摩耗が減じていく。Ｒｙ０．８μｍ以下であれば，刃先チップ１５とワークとが摩耗するときに出る熱を含む切削熱は十分に低く，刃先チップ１５の摩耗が少なくなり，高効率の加工が容易になる。
【００２５】
具体的には，切削速度において，ＰＣＤ材製で掬い面粗さＲｙ０．１μｍの刃先チップ１５の実効的能力が４５０ｍ／分だったものが，ＰＣＢＮ材製で掬い面の粗さＲｙ０．８μｍ以下の刃先チップ１５による場合は４５００ｍ／分であり，１０倍の増加を達成することができた。
【００２６】
かくして，同一の刃具１４によりシリンダブロック１０のガスケット合わせ面１０ｆを切削する際，刃具１４の刃先チップ１５をＰＣＢＮ材製とすると共に，刃先チップ１５の掬い面１５ｂの粗さを，Ｒｙ０．８μｍ以下に設定し，刃先チップ１５による前記共削り面には，空気を主成分とするガスと切削油とを混合してなる切削油ミスト２３を噴射し，その噴射流量を，１時間当たりに換算にして１００〜４００ｃｃに設定することにより，刃先チップ１５の耐久性を確保しながら，鉄系材のシリンダスリーブ１０ａ及びアルミニューム合金のシリンダブロック本体１０ｂの端面を高速で共削りすることが可能となり，シリンダブロック１０のガスケット合わせ面１０ｆのフライス加工能率の向上を大いに図ることができる。
【００２７】
本発明は上記実施例に限定されるものではなく，その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば，本発明のフライス加工方法は，シリンダブロックに限らず，切削面に鉄系材及びアルミニューム合金が混在する他の構造部材のフライス加工にも適用可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１０ａ・・・鉄系材（シリンダスリーブ）
１０ｂ・・・アルミニューム合金（シリンダブロック）
１３・・・・正面フライス
１４・・・・刃具
１５・・・・刃先チップ
２３・・・・切削油ミスト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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